Applications磁珠深度解析，真的非AMPure XP不可吗？

磁珠最初由挪威科技大学化学家John Ugelstad构想，经过改进，现常见的纳米级磁珠种类多样，分离原理因表面性质不同而异，但其材料和基本结构相似。磁珠的基础结构分为三层：最内层为聚苯乙烯，第二层包裹磁性物质Fe₃O₄，最外层为修饰的官能团（如羧基），可与核酸结合。不同表面基团决定了磁珠的下游应用，如核酸提取、纯化和生物素捕获等。

图1. 磁珠结构示意图

商业化磁珠体系包括磁珠、PEG、盐离子等，影响DNA回收的因素主要是PEG、DNA大小与浓度、孵育时间等。其中，PEG是决定性因素。高浓度PEG和NaCl促使DNA脱去水化层，压缩为球状，暴露带负电的磷酸基团，通过Na⁺与磁珠表面的羧基形成“电桥”，使DNA吸附在磁珠上。去除PEG和NaCl后，水化作用解除离子键，DNA被纯化出来。不同长度的DNA可根据PEG和盐浓度变化选择性沉淀。

图2. 磁珠吸附DNA原理示意图

磁珠凭借其高通量，适用于自动化的特点在高通量测序中备受推崇，并广泛用于NGS建库中DNA的提取、纯化和分选。

磁珠法提取中，细胞裂解液作为蛋白变性剂，可裂解细胞并使核酸释放。磁珠带正电，易吸附带负电的核酸。结合后通过洗涤和磁场捕获去除杂质，最后用洗脱液解离核酸。纯化的DNA/RNA可用于PCR等检测。该方法广泛应用于诊断行业，且支持高通量、自动化的核酸提取。

图3. 磁珠核酸提取流程示意图

DNA纯化的目的是去除非目标片段。磁珠优先吸附大片段，通过控制磁珠比例可选择性吸附特定大小的DNA，丢弃上清中的小片段，最终洗脱回收目标DNA。常用于去除小片段如接头二聚体/引物二聚体，或用于样本富集。

图4. DNA纯化流程示意图

DNA磁珠纯化过程中会有部分样本损失，回收效率可通过公式计算：回收效率 =（纯化后DNA质量 / Input DNA质量）× 100%。数据显示，翌圣DNA磁珠批次稳定性良好，回收效率与XP磁珠相当，是高性价比的替代产品。

表1. 磁珠回收效率计算

【注】：磁珠测试数据来源于上海某生物公司，表格中A为AMPure XP磁珠；B、C、D分别是翌圣磁珠三个不同批次。

二代测序要求NGS文库达到特定长度，片筛用于从片段化DNA中筛选目标片段。利用磁珠优先吸附大片段的特点，第一轮吸附大片段后弃磁珠留上清，目标片段在上清中。第二轮磁珠吸附目标片段，弃上清后洗脱回收目的片段。

图5. DNA双轮分选流程示意图

分选精度评估不同磁珠投入比例下分选的片段大小，通常通过Agilent 2100仪器检测。

在特定磁珠比例下，不同样本的片段分布应集中于同一位置，理想的分选效果为顶部窄而圆润的独峰。不同厂家由于buffer差异，在特定磁珠比例下分布会有所不同，使用前需参照说明书确认目标片段的分选比例。数据显示，相同分选比例下，翌圣磁珠与进口XP磁珠的分选效果高度一致。

表2. 分选效率计算

【注】：磁珠测试数据来源于上海某生物公司，表格中A为AMPure XP磁珠；B、C、D分别是翌圣磁珠三个不同批次。

Hieff NGS^® DNA Selection Beads基于SPRI原理，结合优化的缓冲体系，适用于二代测序文库中的DNA片段分选和纯化。该产品兼容各品牌的建库试剂盒，片段回收效率和文库大小分布与XP磁珠相似。值得注意的是，翌圣磁珠的价格可低至3元/库，与进口XP磁珠达到3倍之差！

表3. Hieff NGS^® 系列磁珠产品推荐